Más luz sobre los secretos de las proteínas

Las proteínas son fundamentales en todos los procesos biológicos. Es por ello de extrema importancia comprender en detalle cómo es que actúan, para lo cual es esencial conocer su estructura interna.

Lee Wen Hwa1,2 e Igor Polikarpov1 1 Laboratorio Nacional de Luz Síncrotron e 2 Departamento de Genética e Evolução,    Universidade Estadual de Campinas. Brasil.

En los últimos cuarenta años tuvieron lugar enormes avances en todas las áreas científicas, pero en especial en la biología. El desarrollo de la biología molecular y de las técnicas de recombinación del ácido desoxirribonucleico (ADN) –la molécula donde reside la información genética– hicieron posible descubrir y comprender muchos fenómenos biológicos. Entre dichos progresos existe un área, poco conocida por el público en general, que se transformará seguramente en una de las más importantes para la biotecnología: la cristalografía de las proteínas.

De entre todos los métodos que se conocen actualmente, la cristalografía es el más indicado para describir una molécula de proteína, ya que permite establecer la posición de cada uno de sus átomos (véase el recuadro “La estructura de las proteínas”, Ciencia Hoy, 29:31-42, 1995, que hemos reproducido para ayudar al lector en la comprensión del texto). Estos estudios posibilitan determinar la relación entre la estructura de la proteína y su función biológica, algo tan importante para un bioquímico como la disposición de los engranajes de un reloj para un relojero. Se puede tener una lista de esos engranajes, pero si se desconoce cómo se ensamblan e interactúan unos con otros, no se entenderá el funcionamiento del reloj. De igual forma, los bioquímicos pueden conocer la naturaleza y la secuencia de los aminoácidos de una proteína (véase la figura 1), pero sin saber cómo estos interactúan no se comprenderá el mecanismo de acción de la proteína en el organismo. Por ejemplo, en el caso de las enzimas, las proteínas que catalizan –o sea que aceleran– ciertas reacciones, no existían medios directos para discernir cuáles aminoácidos tenían participación efectiva en el proceso catalítico. Las hipótesis sobre el mecanismo de las reacciones y la identificación del sitio activo –o sea la región de la proteína donde ocurre la reacción– se proponían sobre la base de la comparación bioquímica entre el sustrato –la molécula que es blanco de la actividad enzimática– y el producto de la reacción.

Formulada la hipótesis, era necesario confirmar qué región de la enzima y cuáles aminoácidos de la secuencia estaban involucrados en la reacción catalítica. Para ello se eliminaba alguna parte de la enzima y se verificaba, en nuevos ensayos, si la actividad enzimática estaba alterada. Sin embargo, aun constatando una pérdida de la función biológica, era difícil saber qué aminoácido era el responsable de la reacción. Al posibilitar la visualización de la molécula, la cristalografía permitió identificar el aminoácido que realizaba la función de catálisis y cuál actuaba como “soporte” de la reacción, orientando el sustrato de manera correcta.